工程测量测绘之无人机航拍技术要点探讨

工程测量测绘之无人机航拍技术要点探讨

汤露露

安徽省宿州市埇桥区汴河东路物测队安徽省宿州市234000

摘要：随着经济的发展与科技的不断进步，大量新技术不断涌现，其中就包括无人机航拍技术。这种技术在工程测量测绘工作中的广泛应用，既降低了相关工作的难度，又提供了更准确的测量测绘数据。本文对无人机航拍技术进行了介绍，并对这种技术应用于工程测量测绘的技术要点进行了探讨，同时对其应用流程进行了分析。

关键词：工程测量测绘；无人机；航拍技术；要点

引言：

近年来，我国的无人机航拍技术发展迅速，其应用范围越来越广，在工程测量测绘工作中的应用尤其引起人们的重视。无人机拍摄技术解决了传统的工程测量测绘工作中所遇到的难题，为人们提供了清晰度与可靠度更高的数据来源，为工程测量工作做出了巨大贡献。

一、无人机航拍技术介绍

(一)无人机航拍技术

无人机，顾名思义，是一种无人驾驶的航空器。工程师在地面上利用无线电设备与机上的计算机程控系统联系，实现远程操控，因此无人机技术也被称为无人机遥感技术[1]。如今，无人机技术已是多种现代化技术的结合体，应用范围非常广。由于它的智能和自动化程度及专业水准都非常高，能突破距离地面较低的小面积摄影难以克服的问题，成为了科研人员的重点研究对象，并在工程测量测绘方面得到了广泛应用。

随着现代化进程的推进，各行、各业、各地区对工程建设的数据需求越来越详细，而传统工程测量测绘都是依靠人力进行的，使用飞行器进行工程测量并不是新技术，但在无人机之前，用于测量测绘的是大型的飞机装载设备，每次使用之前，都要经历复杂的程序进行报务和审批。无人机体型小，灵活度高，能适合复杂地形，同时它易操控，易携带，且无人随机，还可以就地起降，这些优点恰好是人力测量与大型飞机测量无法做到的。因此，由飞行器、通信、定位、遥感等技术结合而成的无人机航拍技术是社会发展的产物，是获取现代化工程所需数据的最有利工具。

但是，无人机航拍技术应用于工程测量测绘工作中，它的意义不仅在于提供精准的图像数据本身，通过它提供的数据，让人们加强对环境变化的掌控，实现有效监管，在高效率地使资源为人类所用的同时，及时发现问题、预防问题、解决问题，有针对性地采取正确的措施，同步实现对环境的保护，才是它的最大意义所在。

（二）无人机航拍设备

航拍需要借助空中平台，无人机就是无人机航拍的空中遥感平台。在无人机上载有遥感设备，这些设备的主要作用是采集和处理信息，以及按要求的精度成像。机载的遥感设备除体积小之外，还有超大内存和高分辨率的优势，比如CCD数码相机和红外扫描仪以及磁测仪等，使用时，要依据任务类型的不同选择恰当的遥感设备[2]。如今的机载遥感设备已经能同时航拍高精度的彩色、红外和全色航片，它们不仅能进行静态拍摄，还能全程进行动态监测，即使是再微小的数据变化也能被实时监测到。无人机到达指定区域展开拍摄工作，这是人为的结果。无人机航拍是由地面上的操手进行操纵的，包括天线、监测软件和计算机等设备在内的地面监控系统对无人机的运行进行掌控，当无人机上的机载相机在IMU/GPS技术的指引下展开拍摄工作时，地面的监控人员可以通过监控系统对它的工作过程进行实时监控，并对事物的发展趋势进行预测。

二、无人机航拍技术要点

(一）航拍之前要进行飞行申报

无人机同样拒绝无证驾驶。根据我国的相关规定，只有取得执照的人才能操纵无人机进行航拍。如果航拍任务的高度低于1000米，可以不必进行申报。但如果高度高于1000米，那么在进行无人机航拍之前，要向管理部门申报空域，并在开始前的15小时递交飞行计划，但审批结果通常不会让申请者等待那么久，正常情况下等3小时内就可以。但出于安全方面的考虑，有必要在飞行前再与管理部门进行电话确认。

（二）保证稳定航片质量的技术要点

并非所有的无人机都用于专业航拍。专业的航拍无人机对航片的画质有着近乎苛刻的要求，这种要求不仅体现在分辨率方面，还要求具备长时间连续拍摄的能力，就连拍摄过程中的角度与距离都有精确的规定，对凝视与防抖的要求都极高，因此专业的航拍无人机上必须安装有稳定平台。陀螺仪有非常强的稳定性与灵活性，它能对平台的角度与角速进行检测，这对航拍摄像机视轴的稳定提供了有效的保障[3]。

当遭遇特殊天气现象时，航片的画质会受到影响，要有应对的措施。比如大风天气，无人机会为抵抗大风会做出倾斜甚至旋转的反应，在这种情况下，摄像头的拍摄角度就会发生改变，画质一定会下降。云台的重要性在这时凸显出来，它能保护摄像机不因无人机的倾斜而发生倾斜，使大风对航拍的影响降到最低。

此外，无人机在飞行过程中的机体振动会影响飞控部件，从而扭曲画面。解决这一问题的关键在于减振垫和减垫橡胶等减振零件的使用。

（三）在低温及高空环境进行无人机航拍的技术要点

锂电池置身于小于15oC的环境中时，化学活性就开始下降了，当低温程度越来越明显，电池的化学活性就会越来越低，放电能力也随之快速下降，如果不能进行有效的应对，就会发生危险。因此当无人机航拍的环境温度较低时，为防止因低温发生坠毁，不能盲目进入，应该先悬停于低空，待对下面的环境充分了解之后，针对具体的情况，对飞行的计划进行临时调整，才可以进入。

无人机在低密度的空气中执行任务（比如高原拍摄任务），其耗电速度会加快，这是由于无人机在提高升力的过程中被迫快速旋转机翼导致的，如果不能对电量进行随时监控，也会有坠落的风险。此外，高原地区的风力大，无人机的电量消耗必然也大。所以在执行此类任务的时候，无人机的操纵者一定要注意准备足够的电池，并随时注意剩余电量，及时更换电池。

三、无人机航拍技术在工程测量测绘中的应用

（一）合理进行航线与范围规划

无人机航拍的过程不能长于50分钟，因为无人机飞行的最长时间在1小时左右，但要注意去掉起降所用的时间，这样能够保证拍摄全程都有足够的能源支持。严格控制拍摄时间，要求在设计航线时，在保证完成拍摄任务的前提下，避免一切浪费时间的设计。此外要对测量的范围进行合理的规划，可将测绘的区域划定为长方形，将标志设置在四角处，设计工作流程时要在充分考虑飞行的时间、距离和速度等指标的前提下进行[4]。

（二）对测量测绘工作进行细化

根据测量测绘获得的地图，建立区域控制网，在网中建立三维坐标系，这有助于以坐标的方式准确描述测量点的方位，方便数据的后期处理。

（三）对影像数据进行及时处理

无人机影像数据的处理包括比例纠正和DEM数据的匹配。影像比例纠正的工作涉及到的参数包括主点坐标、对称畸变参数、非对称畸变参数、CCD非正方形比例系数、CCD非正交性畸变系数。对测量测绘区域的DEM模型进行正射投影，即可实现DOM。目前各勘测单位普遍使用PixelGrid软件。

四、结束语

无人机航拍技术使人们加强了对环境变化的掌控，实现了有效监管，在高效率地使资源为人类所用的同时，及时发现问题、预防问题、解决问题，有针对性地采取正确的措施，同步实现对环境的保护，才是它的最大意义所在。我国应该加大在这一领域的研究力度，重视与世界各国的交流合作，使这项技术更好地为我国的经济腾飞服务。

参考文献：

[1]冠英杰,戴璐迪,曹镇洲.无人机航拍技术在工程测绘中的应用研究[J].科学与财富,2017(19):246-246.

[2]杨俊丁,周旭东,俞振.测绘工程测量中无人机遥感技术的应用[J].华东科技：学术版,2017(8):12-12.

[3]崔涛.无人机遥感技术在测绘工程测量中的运用[J].科技尚品,2017(6):17-17.

[4]叶艳平.无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用[J].华东科技：学术版,2017(3):22-22.